Датчик компонентного магнитометра Советский патент 1977 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к измерению маг. нитных попей, в том числе геомагнитного поля и его компонент.

Иаьестен датчик компонентного магнит{ метра, содержащий вакуумный баллон Ш1лга1 д рической формы с электроинс пушкой н отклоняющей системой, а также концентратор магнитного поля, выполненный в виде по люсных наконечникод flj.

Однако точность измерений этого датчик ка недостаточна из-за размагничивающегй фактора, зависйшего от ге0мёт|эическ х пги раметров концентратора.

Для п(жышения точности измерений пред лагаемый датчик компонентного ма:гнитометра, содержащий основной вакуумный цилиндрический баллон с электронной пушкой и отклрн$пощей системсй, снабжен формировате пем импупьссе, соединенным с мрдулят юм, введенным в электронную пушку основного вакуумного цилиндрического баллона, смеси телем и дополнительным вакуумным цилиндрическим баллоном, в плоскости симметрии которого, параллельный его основанию, размешен электростатический разделитель, в

диаметральной плоскости симметрии выполнены две сетпси, а снаружи на его концах и соосно с ним - две идентичшле катушки, соединенные последовательно и встречно, при этом дополнительный вакуумный цилиндрический баллон установлен перпендикулярно к оснгжному, а смеситель соединен с обеими сетками дополнительного вакуумного цилиндрического баллона и с Катодом электронной пушки; основного вакуумного цилиндрического баллона.

На чертеже схематически показана конструкция предлагаемого датчика.

Он содержит оснсязнсА вакуумный цилиндрический баллон 1 с I влектроннсй пушкой, состоящей из катода 2, модулятора 3, ано- ;да 4, фокусирующей системы 5, отклошоошей системы 6, а также дополнительного ракуумного цилиндрического баллона 7, в тссторый входит электростатический разделитель 8, размешенный в плоскости симметрии, параллельнсй его основанию. Снаружи на концах дополнительного вакуумного цилиндрического ;баппона 7 и соосно с 4НИМ раа1,ешены две идентячные катушки 9 и lO, соединенныь псхгледсфательно и Встрючно, а в диаметральной плос:ксхгги симметрии устанежлены две сетки 11 и 12 Кроме того, датчик содержит формировател 13 импульсов, соединенный с модулятор Ж1 3 электронной пушки, и смеситель 14, под соединенньй к сеткам 11 и 12 дополнител ного вакуумного цилиндрического баллона 7 я к катоду 2 электронной пушки. Дополмительный вакуумный циливдрический баллон 7 устан Жлен перпендикулярно к основн му вакуумному цилиндрическому баллону 1 Работа датчика заключается в следующем. С формирователя 13 импульсе® на моду лятор 3 Электрикной пушки подается поло жительный импульс (определенн ;й длительности). Электронная пушка формирует интен cHBffbift осесимметричный пучок ограниченно , совмещенный с осью X Х с предварительно настроенной отклоняющей системы 6. Вследствие симметричного расположения электростатического разделителя 8, встречно включенных катушек 9 и 1О и сеток 11 и 12 относительно вер тикальной плоскости симметрии датчика, электронный пучок движется в этой плоскости без отклонений до тех пор, пока не будет расшеплен электростатическим разделителем 8, находящимся под отрицатедь- ным потенциалом отнсюительно катода 2 электронной пушки. Электроны каждой пол вины пучка отклоняются от оси ХХ в противоположные стороны и движутся по винтовым линиям в магнитных полях катушек 9 и 10 вдоль оси YY. Так как катушки 9 и 1О идентичны, расположены соссно, включены последовательно и встречно и . обтекаются одним . и тем же током, то наводимые в их объемах магнитные по}ы колинеарны, равны по модулю и направлены в противоположные стороны.При наличии слабого измеряемого магнитного поля В и , например магнктно поля Земли, направленного вдоль ося YY. частоты обрапения электронов, соответству шие суммарным полям в катушках 9 и 10, для катушки 9 ,i fg- iu,i для катушки 10 при этом ,, W ц Дв 1ц - частота измеряемого магшп ного поля; Iff частота магннп-ного поля, соэдаваемого катушками 9 я 1О датчика. Если длина пучка, лимятируеыая апи тельностью положительного импульса формирователя 13, несколько меньше 1Гг где f - радиус винтсвой линии, то электроны дважды за период обращения пролетают через ячейки диаметральных сеток 11 и 12 и наводят на них электрически ивдуцир ванные заряды. Следовательно, во вне1иних цепях сетка-катод наводятся знакопеременные импульсы с частотой следования 2() и 2 (g.- „)соответственно, Разностная частота, выделенная на резонансном контуре смесителя 14, является выходной величиной. Поскольку для пучка электронов характерен дсеольно быстрьй размыв, обусловленный кулоновскими силами расталкивания, то измерения целесообразно проводить в pe- жиме накопления, автоматически суммируя пс«азания нескольких кратковременных замеров. Размыв по радиусу винтовой линии в определенной мере ограниченфокусирующим воздействием катушек : 9 и 1О, а размью пучка вдоль оси YY не играет существенной роли. Для наблюдения ось YY датчика ориентируют вдоль измеряемой компоненты магнитного поля. Контроль нуль-пункта лег ко осуществляется сравнением показаний при прямом и обратном направлениях тока, обтекающего катушки 9 и 10. Режим работы при таком двойном заме D8 и автоматическом суммировании двух Показаний прибора гарантирует попнуто независимость результатов наблюдений от дрейфа нуля, связанного с нестабильностью параметров катушек 9 и 1О. Формула изобретения Датчик компонентного магнитометра, содержащий вакуумный цилиндрический баллон с электроннСй пушкой и отклоняющей системой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен формирователем импуль-. сеж, соединенным с модулятором, введенным в указанную электронную пушку, омесителем и установленным перпендикулярно к основному дополнительным вакуумным цилиндрическим баллоном, в плоскости симметрии котоь. рого, параллельной его основанию, размешен электростатический разделитель, в диаметральной плоскости симметрии выполиеиы две сеткЕ, а снаружи на его концах и соосно с ним - две идентичные катушки, соединенные послед{даательно и встречно, а смеситель соединен с обеими сеттсами дополнительного и с катсяом электронной пушки основного вакуумного цилиндрического баллона. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3673494, кл. 324-41, 1972.